Khung nhôm kính là gì? Hệ curtain wall, kích thước khung và kính lắp ghép

Khung nhôm kính là hệ thống kết cấu bao che và lấy sáng cho công trình xây dựng, bao gồm hai thành phần chính: profile nhôm định hình tạo thành khung chịu lực (nhận gió, trọng lượng kính và tải trọng ngoài) và tấm kính (đơn, hộp hai lớp hoặc ba lớp) lắp vào rãnh khung, được bịt kín bằng silicon sealant cấu trúc hoặc gioăng EPDM. Khi ứng dụng cho mặt ngoài toàn bộ tòa nhà như “màn chắn” không chịu lực sàn, hệ này được gọi là Aluminium Curtain Wall (ACW).

Phân loại hệ khung nhôm kính theo phương pháp lắp ghép

1. Hệ stick system (lắp tại chỗ)

Profile nhôm đứng (mullion) và ngang (transom) được lắp từng thanh lên công trình rồi lắp kính sau. Thi công linh hoạt, phù hợp công trình nhỏ và vừa, cửa sổ, vách ngăn, mái kính. Đây là hệ phổ biến nhất tại Việt Nam hiện nay.

2. Hệ unitized (tấm lắp sẵn)

Khung và kính được lắp ráp thành tấm hoàn chỉnh tại xưởng, vận chuyển đến công trình và treo lên dầm sàn theo từng ô. Chất lượng kiểm soát tốt hơn, thi công nhanh hơn, phù hợp tòa cao tầng với mặt dựng lớn và lặp lại. Chi phí cao hơn stick system.

3. Hệ semi-unitized

Kết hợp: mullion lắp tại chỗ, transom và kính lắp sẵn thành panel. Phổ biến ở công trình trung bình.

Thành phần cấu tạo hệ khung nhôm kính

Profile nhôm khung chính

Vật liệu: hợp kim nhôm 6063-T5 hoặc T6 (tiêu chuẩn EN 573/ASTM B221), xử lý bề mặt powder coat hoặc anodize. Chiều rộng mặt ngoài (face width) phổ biến:

Mullion (đứng): 45-65 mm mặt ngoài; chiều sâu 100-200 mm tùy nhịp và tải gió
Transom (ngang): 35-50 mm mặt ngoài; chiều sâu thường nhỏ hơn mullion
Profile “siêu mỏng” (slim line): mặt ngoài 20-35 mm; dùng công trình thẩm mỹ cao, tải gió nhỏ

Kính lắp ghép

Loại kính	Cấu tạo điển hình	Hệ số U (W/m²K)	Ứng dụng
Kính đơn	6mm hoặc 8mm	5.7-5.8	Vách ngăn nội thất, mái che đơn giản
Kính cường lực (Tempered)	8-12mm	5.7	Cửa kính, tường kính chịu lực
Kính hộp đôi (IGU)	6+12A+6 mm	2.7-2.9	Mặt dựng tiêu chuẩn, cửa sổ cách nhiệt
Kính hộp Low-E	6Low-E+12A+6	1.4-1.8	Công trình tiết kiệm năng lượng, LEED
Kính hộp 3 lớp	6+12A+6+12A+4	0.8-1.2	Khí hậu lạnh, phòng sạch
Kính laminated (dán màng)	6+0.76PVB+6	5.5	Vùng chịu tác động người, mái kính

Hệ thống bịt kín (Sealing system)

Silicon sealant cấu trúc (Structural Silicone): Chịu lực kéo và cắt giữ kính vào khung (hệ SSG — Structural Sealant Glazing). Ví dụ: Dow Corning 795, Sika SG500.
Silicon sealant thời tiết (Weather Silicone): Bịt kín mạch ngoài chống nước, không chịu lực. Mạch rộng 6-12mm, độ dày 6mm.
Gioăng EPDM: Gioăng cao su chèn giữa kính và rãnh nhôm; chịu UV tốt, đàn hồi -40°C đến +120°C.
Setting block (khối đỡ kính): Khối nhựa cứng (neoprene, EPDM) đặt đáy rãnh đỡ trọng lượng kính, chừa khe thoát nước.

Kích thước ô kính tiêu chuẩn

Kích thước ô kính phụ thuộc vào loại kính và tải gió thiết kế, không phải tùy ý. Hướng dẫn chung:

Kính đơn 6mm: diện tích ô tối đa 1.5-2.0 m²; tỷ lệ cạnh ≤ 1:3
Kính cường lực 8mm: diện tích ô tối đa 4-6 m²; tỷ lệ cạnh ≤ 1:4
Kính cường lực 10-12mm: ô đến 8-10 m²; cần tính toán theo tải gió thực tế
Kính hộp (IGU): trọng lượng 2x đơn; phải tính lại khả năng chịu tải của mullion

Hệ thống thoát nước trong khung nhôm kính

Nước mưa xâm nhập vào rãnh khung qua mao dẫn và áp suất gió là không thể tránh hoàn toàn. Thiết kế đúng phải có:

Rãnh thoát nước (weep hole): Lỗ Ø4-6mm ở đáy transom ngang, cách nhau 300-600mm, thoát nước tích lũy ra ngoài.
Ngăn cân bằng áp suất (Pressure-equalized chamber): Hệ curtain wall cao cấp thiết kế khoang trung gian với áp suất cân bằng áp gió ngoài, triệt tiêu động lực xâm nhập nước.
Dốc nước trong rãnh: Đáy rãnh nghiêng về phía weep hole, không để đọng nước.

Phân biệt các khái niệm liên quan

Curtain wall (mặt dựng rèm): Hệ bao che ngoài toàn bộ mặt đứng tòa nhà, không chịu tải trọng sàn, treo vào sàn bê tông qua bracket.
Storefront: Hệ cửa sổ và cửa đi mặt ngoài tầng 1 thương mại; profile đơn giản hơn curtain wall, không thiết kế chịu tải gió lớn.
Window wall: Ô cửa sổ riêng biệt lắp trong khung tường; không phải hệ liên tục như curtain wall.
Skylight/Roof glazing: Mái kính; chịu tải trọng tuyết/nước đọng; góc nghiêng tối thiểu 5° để tự thoát nước.

Tiêu chuẩn áp dụng cho hệ khung nhôm kính

ASTM E330: Thử tải gió kết cấu curtain wall
ASTM E331: Thử thấm nước dưới áp suất tĩnh
ASTM E283: Thử rò khí
EN 13830: Tiêu chuẩn châu Âu cho curtain wall (tổng hợp nhiều EN)
QCVN 09:2017/BXD: Quy chuẩn công trình sử dụng năng lượng hiệu quả — giới hạn hệ số U và SHGC cho kính ngoại thất
TCVN 9024:2011: Kính xây dựng — yêu cầu kỹ thuật

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Curtain wall nhôm kính có phải là kết cấu chịu lực không?: Không. Curtain wall là hệ bao che phi kết cấu — không chịu tải trọng sàn, chỉ tự chịu trọng lượng bản thân và truyền tải gió vào sàn bê tông thông qua bracket. Kết cấu chịu lực của tòa nhà là khung bê tông hoặc thép bên trong.
Mullion nhôm cần rộng bao nhiêu để chịu gió 100 km/h?: Phụ thuộc nhịp (khoảng cách sàn), diện tích đón gió và hệ số khí động học của công trình. Cần tính toán kết cấu theo TCVN 2737 hoặc ASCE 7. Không có con số chung áp dụng mọi trường hợp. Thông thường nhịp 3-4m với ô kính 1.5×3m, gió vùng II, cần mullion 65mm×150mm trở lên.
Silicon sealant cần bao lâu để đông cứng hoàn toàn?: Silicon sealant 1 thành phần đóng rắn từ ngoài vào trong nhờ ẩm không khí: đông bề mặt sau 30-60 phút, đông hoàn toàn sau 7-14 ngày tùy độ ẩm và chiều dày mạch. Trong 24 giờ đầu tránh để mưa hay tải trọng tác động vào mạch silicon mới bơm.
Khung nhôm kính có chống bão không?: Phụ thuộc thiết kế. Hệ được thiết kế theo đúng tải gió vùng dự án (TCVN 2737) và thử nghiệm ASTM E330 đạt áp suất thiết kế là đạt yêu cầu chống bão. Nhiều sự cố trong bão là do thi công sai (silicon không đủ chiều sâu bám, setting block đặt sai vị trí), không phải do thiết kế hệ sai.
Kính hộp (IGU) có thể lắp dựng nghiêng hoặc nằm ngang không?: Được, nhưng cần chọn loại IGU phù hợp: khung khoang khí phải dùng loại không thấm khí cao (warm edge spacer); nằm ngang cần tính thêm tải trọng nước đọng và tải người đi (nếu walkable skylight) theo ASTM E2751; độ dốc tối thiểu ≥ 5° để thoát nước ngưng tụ.